CN103428980B - 一种基于自耦变压器的负载控制电路 - Google Patents

一种基于自耦变压器的负载控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于自耦变压器的负载控制电路，包括控制电路和调压电路，所述的控制电路包括PLC控制器和若干个调压继电器，所述的调压电路包括负载和三相耦合变压器，三相自耦变压器的副边线圈两端分别连接三相输入端和中性线输入端，副边线圈的若干个抽头分别通过若干个调压继电器连接到三相负载，三相负载之间形成角接。本发明克服了传统节能控制器只能降压而不能升压的缺点，当电网电压正常时可以降低负载两端的电压来达到节能目的，当电网较低时可以提高负载两端电压，实现高压气体放电灯的正常启辉。

Description

一种基于自耦变压器的负载控制电路
技术领域
本发明涉及照明控制领域，尤其是指一种基于自耦变压器的负载控制电路。
背景技术
随着城市道路照明和景观照明的发展，电力消耗问题越来越受到国家和政府的重视。许多城市和地区因面临电力不足的问题，常对路灯采用隔盏关灯或者半夜关灯的控制方式来节约电能，但是这样虽然可以达到节能减排的目的，往往会造成道路照明不均，容易引发交通事故的发生。
目前，道路、隧道和景观的照明通常都采用高压气体放电灯（HighintensityDischarge，缩写为HID），通过灯管中的弧光放电，再结合灯管中填充的惰性气体或金属蒸汽产生很强的光线。现有常用的高压气体放电灯有高压钠灯、高压汞灯、氙气灯、金属卤化物灯等。
高压气体放电灯接入电压后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的物质受热蒸发成蒸汽，阴极发射的电在向阳极运动过程中，撞击放电物质有原子，使其获得能量产生电离激发，然后由激发态回复到稳定态。为了保证高压气体放电灯的正常启辉，需要高压气体放电灯两端保持有在额定电压状态且维持一段时间。受到高压气体放电灯的工作原理限制，当电网较低时，就可能导致高压气体放电灯的无法正常点燃。因此采用传统的节能装置，输出端电压都等于或低于输入端电压。
高压气体放电灯的节能控制通常采用调节电压装置和电子式镇流器：调节电压装置通常采用自耦变压器，利用继电器或者无触点的开关器件调节负载端的电压抽头，以达到灯具的两端电压的调节功能；电子式镇流器可以很简单地通过各种自动控制实现对灯光的智能化控制，可以满足照明的可控制要求，也可以节约大量的电力，但是电子式镇流器价格高昂且稳定性不足，故在实际应用中较少采用。
公开日为2011年09月14日、公开号为CN102186299A的发明专利文件公开了一种路灯节电装置，涉及路灯控制技术领域，设有与供电电源连接的空开，空开的另一端分别连接在自耦变压器的输入端和旁路接触器的输入端上，自耦变压器的档位输出端和旁路接触器的输出端分别连接一热继电器。该发明利用了继电器和自耦变压器，但是仅能达到降压，且不能实现智能控制。
发明内容
为了解决现有的路灯控制电路只能降压，在电网电压较低时无法正常点燃高压气体放电灯的问题，本发明提出了一种基于自耦变压器的负载控制电路，不仅可以在电网电压正常时通过降压节能，也可以在电网电压较低时提高高压气体放电灯两端电压，达到正常启动高压气体放电灯或者增加高压气体放电灯的流明，还适用于其他负载。
本发明所采用的技术方案是：一种基于自耦变压器的负载控制电路，包括光感传感器、控制电路和调压电路，所述的控制电路包括PLC控制器和若干个调压继电器，各个调压继电器都包括控制线圈和第一触点、第二触点和第三触点，所述的PLC控制器设有两个电源端和若干个输出端，PLC控制器的两个电源端分别连接A相输入端和中性线输入端，PLC控制器的各个输出端通过各个调压继电器的控制线圈分别连接到中性线输入端，所述的调压电路包括负载和三相耦合变压器，所述的负载包括A相负载、B相负载和C相负载，所述的三相自耦变压器设有三个含有若干个抽头的副边线圈，分别为连接A相输入端和中性线输入端的副边线圈Ta、连接B相输入端和中性线输入端的副边线圈Tb和连接C相输入端和中性线输入端的副边线圈Tc，各副边线圈的抽头数量与调压继电器的数量一致，副边线圈Ta的抽头分别通过各调压继电器的第一触点串联到A相负载的接相端a，副边线圈Tb的抽头分别通过各调压继电器的第二触点串联到B相负载的接相端b，副边线圈Tc的抽头分别通过各调压继电器的第三触点串联到C相负载的接相端c，A相负载的接相端a与C相负载的中性端c1之间、A相负载的中性端a1与B相负载的接相端b之间、B相负载的中性端b1与C相负载的接相端c之间分别短接，所述的PLC控制器设有若干个输入端，所述的光感传感器的两端分别与PLC控制器的其中一个输入端、中性线输入端电连接。
本发明克服了传统的路灯节能控制器只能降压而不能升压的缺点，提供了一种可以升压的三相负载电压控制电路，当电网电压正常时，通过将副边线圈副边的不同抽头接入到负载来降低负载两端的电压，达到节能目的，而当电网较低时，可以提高负载电压，保证负载的正常工作。本发明主要用于电网电压波动较大的场合，或者对电压要求较高的场合。
作为优选，A相负载的输入端、B相负载的输入端和C相负载的输入端通过同时控制三相通断的总开关QF连接三相交流电的A相接入端、B相接入端和C相接入端。总开关QF可以作为整个电路的总开关，负责接通或断开负载和供电系统的连接。
作为优选，所述的副边线圈的抽头数量与继电器数量均大于4。
所述的PLC控制器设有若干个输入端。
所述的光感传感器的两端分别与PLC控制器的其中一个输入端、中性线输入端电连接。PLC控制器可以根据接收到的光感传感器的反馈信息，控制负载灯产生不同的亮度或进行开关操作。
作为优选，还包括电压传感器，所述的电压传感器的两端分别与PLC控制器的其中一个输入端、中性线输入端电连接。PLC控制器可以根据接收到的电压传感器的反馈信息，控制负载灯产生不同的亮度或进行开关操作。
作为优选，还包括行车传感器，所述的行车传感器的两端分别与PLC控制器的其中一个输入端、中性线输入端电连接。PLC控制器可以根据接收到的行车传感器的反馈信息，控制负载灯产生不同的亮度或进行开关操作。
本发明的有益效果是：克服了传统节能控制器只能降压而不能升压的缺点，当电网电压正常时可以降低负载两端的电压来达到节能目的，当电网较低时可以提高负载两端电压，实现高压气体放电灯的正常启辉。
附图说明
图1是本发明的三相负载和继电器触点的电路图；
图2是本发明的自耦变压器的电路图；
图3是本发明的PLC控制器和继电器控制线圈的电路图。
图中，U1-PLC控制器，L1-A相负载，L2-B相负载，L3-C相负载，KM1-第一调压继电器，KM2-第二调压继电器，KM3-第三调压继电器，KM4-第四调压继电器，KM9-第九调压继电器，A-A相接入端，B-B相接入端，C-C相接入端，N-中性线输入端，a-A相负载的接相端，b-B相负载的接相端，c-C相负载的接相端，a1-A相负载的中性端，b1-B相负载的中性端，c1-C相负载的中性端。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1、图2和图3所示，一种基于自耦变压器的负载控制电路，包括控制电路和调压电路，控制电路包括PLC控制器和若干个调压继电器，各个调压继电器都包括控制线圈和第一触点、第二触点和第三触点，PLC控制器具有两个电源端和九个输出端，PLC控制器的两个电源端分别连接A相输入端和中性线输入端，PLC控制器的九个输出端分别通过继电器KM1、继电器KM2、继电器KM3、继电器KM4、继电器KM5……继电器KM9的控制线圈连接到中性线输入端N，各继电器均设有三个触点。
三个负载分别为A相负载L1、B相负载L2和C相负载L3，A相负载L1、B相负载L2和C相负载L3可以是高压气体放电灯，也可以是其他照明负载，也可以是非照明负载。A相负载的接相端a与C相负载的中性端c1之间、A相负载的中性端a1与B相负载的接相端b之间、B相负载的中性端b1与C相负载的接相端c之间分别短接，使得三相的负载构成角接。
三相自耦变压器设有三个含有九个抽头的副边线圈，分别为副边线圈Ta、副边线圈Tb和副边线圈Tc，副边线圈Ta两端分别连接A相输入端和中性线输入端，副边线圈Ta的各抽头分别通过各继电器的第一触点连接到A相负载的接相端a，副边线圈Tb两端分别连接B相输入端和中性线输入端，副边线圈Tb的各抽头分别通过各继电器的第二触点连接到B相负载的接相端b，副边线圈Tc两端分别连接C相输入端和中性线输入端，副边线圈Tc的各抽头分别通过各继电器的第三触点连接到C相负载的接相端c。各个不同的抽头具有不同副边电压，因此将不同的抽头接入负载，也就可以控制负载两端的电压。这九组开关只能有一组开关闭合，当有一组开关闭合时，其他开关要处于断开状态。因此，要在控制器中对着四组控制开关实现闭锁功能，即当一组开关闭合时，其他开关无法闭合。
使用时，当负载是高压气体放电灯时，通过变换负载的连接方式或者选用不同副边线圈抽头，不仅可以在电网电压正常时，通过降低高压气体放电灯两端电压达到节能目的，也可以在电网电压较低时，升高高压气体放电灯两端电压，正常启动高压气体放电灯或者增加高压气体放电灯的流明。同样，也适用于其他负载。
实施例2
副边线圈的抽头数量与继电器数量均为15个，PLC控制器U1具有三个输入端，三个输入端分别连接光感传感器、行车传感器和电压传感器，PLC控制器可以根据接收到的各个传感器的反馈信息，控制负载灯产生不同的亮度或进行开关操作，其他与实施例1中相同。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于自耦变压器的负载控制电路，其特征在于：包括光感传感器、电压传感器、行车传感器、控制电路和调压电路，所述的控制电路包括PLC控制器和若干个继电器，继电器包括若干个调压继电器，各个继电器都包括控制线圈和第一触点、第二触点和第三触点，所述的PLC控制器设有两个电源端和若干个输出端，PLC控制器的两个电源端分别连接A相输入端和中性线输入端，PLC控制器的各个输出端通过各个调压继电器的控制线圈分别连接到中性线输入端，
所述的调压电路包括负载和三相耦合变压器，所述的负载包括A相负载、B相负载和C相负载，所述的三相自耦变压器设有三个含有若干个抽头的副边线圈，分别为连接A相输入端和中性线输入端的副边线圈Ta、连接B相输入端和中性线输入端的副边线圈Tb和连接C相输入端和中性线输入端的副边线圈Tc，各副边线圈的抽头数量与调压继电器的数量一致，副边线圈Ta的抽头分别通过各调压继电器的第一触点串联到A相负载的接相端a，副边线圈Tb的抽头分别通过各调压继电器的第二触点串联到B相负载的接相端b，副边线圈Tc的抽头分别通过各调压继电器的第三触点串联到C相负载的接相端c，
A相负载的接相端a与C相负载的中性端c1之间、A相负载的中性端a1与B相负载的接相端b之间、B相负载的中性端b1与C相负载的接相端c之间分别短接，
所述的PLC控制器设有若干个输入端，所述的光感传感器的两端分别与PLC控制器的其中一个输入端、中性线输入端电连接，所述的电压传感器的两端分别与PLC控制器的其中一个输入端、中性线输入端电连接，所述的行车传感器的两端分别与PLC控制器的其中一个输入端、中性线输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于自耦变压器的负载控制电路，其特征在于：所述的A相负载的输入端、B相负载的输入端和C相负载的输入端通过同时控制三相通断的总开关QF连接三相交流电的A相接入端、B相接入端和C相接入端。
3.根据权利要求1所述的一种基于自耦变压器的负载控制电路，其特征在于：所述的副边线圈的抽头数量与继电器数量均大于4。
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